某公司熱處理車間井式爐地坑支護(hù)計(jì)算軟土或淤泥質(zhì)地基

PAGEPAGE16某公司熱處理車間井式爐地坑支護(hù)計(jì)算工程概況：該車間為21m+15m兩跨，開間6m共13間的單層排架鋼筋混凝土工業(yè)廠房。其柱子、屋架、屋面梁及大型屋面板均采用預(yù)制鋼筋混凝土。21m跨度設(shè)有Q=32T/5T吊車,在15m跨度設(shè)有Q=5T吊車。主樓柱下獨(dú)立承臺，薄壁管樁支承。在21M跨度設(shè)有井式爐地坑一座，地坑平面位置、尺寸、標(biāo)高詳見井式爐地坑平面。車間設(shè)計(jì)地坪±0.000相當(dāng)于絕對標(biāo)高（黃海高程）3.600m,自然地坪相對標(biāo)高-1.400，基坑底標(biāo)高分別為－6.130、－7.650。工程地質(zhì)條件根據(jù)工程勘察院提供的《寧波制造有限公司巖土工程勘察》與基坑開挖有關(guān)的地基土按其成因類型和物理力學(xué)特性分述如下：S層：素填土灰色,主要由碎塊石組成,直徑一般為20～40cm之間,大者直徑達(dá)1m以上,松散.該層系新近期回填,層厚0.10～0.80m左右。1層：粘土黃灰色,軟塑,厚層狀,高壓縮性,干強(qiáng)度高,搖震反應(yīng)無,韌性硬,可塑性高,土面光滑,從上而下土質(zhì)漸變灰變軟,土質(zhì)不甚均一,有鐵錳質(zhì)渲染,該層全場均有揭見,層厚0.50～2.00m.2a層：淤泥質(zhì)粘土灰色,流塑,鱗片狀,高壓縮性,頂部20～60cm為含泥炭質(zhì)土,泥炭層含水量高,孔隙比大,有機(jī)質(zhì)含量20%以上,深度約在1～2m之間;土面較光滑,韌性硬,可塑性高,搖震反應(yīng)無,干強(qiáng)度高,土質(zhì)不均,局部為淤泥.該層全場均有分布,揭見層厚1.80～7.30m,層頂埋深0.80～2.20m,層頂標(biāo)高－0.42～1.10m。2b層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土灰色,流塑,鱗片狀,高壓縮性、含粘土團(tuán)粒,韌性中硬,搖震反應(yīng)慢,土面光滑無光澤,可塑性中等,干強(qiáng)度中等;土質(zhì)不均,局部為粉質(zhì)粘土.該層全址均有分布,揭見層厚2.70～12.60m,層頂埋深3.40～8.40m，層頂標(biāo)高－1.65～－6.56m。2c層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土灰色,流塑,細(xì)鱗片狀為主,局部略具厚層狀,高壓縮性,夾有少量貝殼碎屑,夾有粘沙團(tuán)粒,局部粉粒含量較高,干強(qiáng)度中等,韌性中應(yīng),可塑性中,搖震反應(yīng)慢,可塑性中,土面光滑,土質(zhì)不均,該層全場均有分布,層厚4.10～11.10m,層頂埋深9.00～16.00m層頂標(biāo)高－7.10～－14.38m2d層:淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土灰色,流塑,厚層狀,中～高壓縮性,土質(zhì)不均,局部為粉質(zhì)粘土,夾粉砂團(tuán)塊,局部粉粒含量較高,偶見貝殼碎片,土面較光滑,搖震反應(yīng)慢,韌性中硬,可塑性中,干強(qiáng)度中等.該層全址均有分布,層厚2.00～8.60m,層頂埋深16.202～2.30m,層頂標(biāo)高－19.60～－26.40m.。以上個(gè)土層的厚度、天然重度、固結(jié)快剪指標(biāo)見表土層分布幾土物理力學(xué)指標(biāo)序號層號土層名稱平均度h(m)天然重度r(kkn/m22)凝聚力c(kppa)內(nèi)摩擦角12312a2(bc)粘土淤泥質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粘土1.403.1016.3017.5016.8017.8020.7014.0014.009.607.308.90支護(hù)設(shè)計(jì)思路該地坑形狀為規(guī)則矩形，位于熱處理車間的21m跨度車間內(nèi)，地坑實(shí)際挖土深度為6.25m、4.73m兩種，場地較寬闊，有條件放坡，采用卸土1m的1：2.5的比例放坡卸土。場地地下水主要為淺層孔隙潛水，除表面填土含水性較差，滲透性弱，主要接受大氣降水及地表河流補(bǔ)給，距車間15m左右有河流地下水隨氣候季節(jié)環(huán)境影響變化明顯，地下水位埋深在0.3～0.8m左右。場地地下水對混凝土無腐蝕性。該基礎(chǔ)支護(hù)應(yīng)同時(shí)滿足擋土和止水雙重功能，經(jīng)對重力式水泥攪拌樁擋墻、懸臂排樁加水泥攪拌樁擋墻、懸臂排樁單層內(nèi)支撐加水泥攪拌樁擋墻等多種方案論證比較，決定采用深層水泥攪拌樁重力式擋墻的方案，此方案比較安全，經(jīng)濟(jì)。該方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：無噪音，不擠土，對周圍環(huán)境影響小水泥攪拌樁重力式擋墻具有比較好的整體剛度和良好的止水效果施工進(jìn)度快且方便工程造價(jià)相對較低設(shè)計(jì)采用單頭深層水泥攪拌樁，樁徑ф700采用32.5號硅酸鹽水泥，水泥摻入量為濕土容重的15%，外摻石膏粉，木質(zhì)磺酸鈣，摻量分別為水泥用量的2%和0.2%，漿液水灰比0.50，水泥試塊30d齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于fc=1.2Mpa,抗拉強(qiáng)度ft=150~250Kpa,坑壁樁按格柵狀布置，除圖中注明外水泥攪拌樁斷面縱橫向相互搭接均為20cm，水泥土樁的截面積應(yīng)不小于整個(gè)擋墻截面積的70%。設(shè)計(jì)依據(jù)工程勘察院提供的《某公司巖土工程勘察報(bào)告》（詳勘）《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JGJ120—99）《建筑地基設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2002）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2002）浙江省標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》（DB33/T1008—2000）寧波市行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《寧波市軟土深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)暫行規(guī)范》中國有色工程設(shè)計(jì)研究總院提供的有關(guān)圖紙建設(shè)單位，總包單位提供的地面標(biāo)高及其他有關(guān)材料支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算土壓力的計(jì)算采用考慮土的內(nèi)聚力的簡化的郎金——庫侖公式，即不計(jì)土體對支護(hù)體的摩擦力，土壓力的作用方向假定都是水平的。11—1剖面的計(jì)算:5—1—1：設(shè)擋墻寬度B=4.20m+1.30m,其中1.30m為自坑底密排式布置兩排,用于加固固定。設(shè)擋墻插入深度D=9.75m，總長度取H=h+d=5.25m+9.75m=15m5—1—2：擋土墻土壓力計(jì)算主動土壓力σan=(q+Σrihi)kan-2c(kan)1/2其中Kan=tg2(45°－/2)被動土壓力σpn=(Σrihi)Kpn＋2c(kan)1/2其中Kan=tg2(45°－/2)Ka1=tg2(45°－9.6°/2)=0.714(ka1)1/2=0.845.Ka2=tg2(45°－7.3/°2)=0.775(ka2)1/2=0.880Ka3=tg2(45°－8.9°/2)=0.732(ka3)1/2=0.856Kp3=tg2(45°+8.9°/2)=1.366(ka3)1/2=1.169σa1上＝（10+17.5×1）×0.714－2×20.7×0.845＝－15.35σa1下＝（10+17.5×1.4）×0.714－2×20.7×0.845＝－10.35σa2上＝（10+17.5×1.4）×0.775－2×14×0.880＝2.10σa2下＝（10+17.5×1.4+16.8×3.1）×0.775－2×14×0.88＝42.46σa3上＝（10+17.5×1.4+16.8×.3.1）×0.732－2×14×0.856＝39.41σa3下＝（10+17.5×1.4+16.8×3.1+17.8×11.5）×0.732－2×14×0.856＝189.25σa坑底＝（10+17.5×1.4+16.8×3.1+17.8×1.75）×0.732－2×14×0.856＝62.21σp3上＝2×14×1.169＝32.73σp3下＝17.8×9.75×1.366＋2×14×1.169＝269.805—1—3擋墻抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算Kq=(Ephp+G·B／2)/Eaha≥1.5Ephp=Epihpi=32.73×9.75×1/2×9.75＋[1/2×(269.80－32.07)×9.75]×1/3×9.75=319.18×4.88＋1155.72×3.25=5312.10KN·MG·B／2=ΣGi·Bi/2=19×4.2×15×(1.3＋1/2×4.2)＋19×1.3×9.75×1/2×1.3=1197×3.4＋240.83×0.65=4226.34KN·MEaha=ΣEaihai=(2.10×3.10)×(1/2×3.1+11.5)+[1/2×(42.46－2.10)×3.10]×(1/3×3.10+11.5)+39.4×11.50×1/2×11.50+[1/2×(189.25－39.41)×11.5]×1/3×11.50=6.51×13.05+62.56×12.53+453.22×5.75+861.58×3.83=6774.68KN·MKq=(5312.10+4226.34)/6774.68=1.41≈1.50相差(1.5－1.41)/1.5=6﹪≈5﹪基本可以滿足安全5—1—4擋墻抗水平滑動驗(yàn)算。Kh=(Ep+uG)/Ea≥1.3Kh=(Ep+uG)/Ea=(ΣEpi+uΣGi)/ΣEai=[319.18+1155.72+0.225×(1197+240.83)]/(6.51+62.56+453.22+861.58)=1.30(適能滿足)5—1—5.擋墻墻身正應(yīng)力驗(yàn)算（取基礎(chǔ)坑底處截面）σmin=rcz+q±Myx/Iy其中擋墻σmax=1.2Mpa,σmin=150kPaMy=6.51×(1/2×3.1+1.75)+62.56×(1/3×3.1+1.75)+39.41×1.75×1/2×1.75+[1/2×(62.21－39.41)×1/3×1.75]=6.51×3.3+62.56×2.78+68.97×0.88+19.95×0.58=267.66KN·Mσmax=9×5.25+10＋6×267.66/4.22=99.75＋91.04=200.79Kpa<1.2Mpaσmin=9×5.25+10－6×267.66/4.22=99.75－91.04=18.71<150Kpa滿足要求5—2.2—2剖面計(jì)算5—2—1設(shè)擋墻截面寬度B=420m設(shè)擋墻插入土中深度為D=6.27m總長H=3.73m+6.27m=10m5—2—2擋墻土壓力計(jì)算Ka1=tg2(45°－9.6°／2)=0.714,(ka1)1/2=0.845.Ka2=tg2(45°－7.3°／2)=0.775,(ka2)1/2=0.880.Ka3=tg2(45°－8.9°／2)=0.732,(ka3)1/2=0.856.被動土壓力系數(shù)：Kp3=tg2(45°+8.9°／2)=1.366,(kp3)1/2=1.169.σa1上＝（10+17.5×1）×0.714－2×20.7×0.845＝－15.35σa1下＝（10+17.5×1.4）×0.714－2×20.7×0.845＝－10.35σa2上＝（10+17.55×1.44）×0.7775－2×144×0.8880＝2.100σa2下＝（10+17.55×1.44+16..8×3..1）×0.7775－2×144×0.888＝42.446σa33上＝（10+117.5××1.4++16.88×.3..1）×0.7732－2×144×0.8856＝39.441σa3下＝（10+17.55×1.44+16..8×3..1+177.8×88.9）×0.7732－2×144×0.8856＝155.37σa坑底＝（10++17.55×1.44+16..8×3..1+177.8×00.63）×0.7732－2×144×0.8856＝47.62σp3上＝2×14×1..169＝32.773σp3下＝17.8×8..27×11.3666＋2×144×1.1169＝233..825—2—3擋墻抗傾覆穩(wěn)定定驗(yàn)算Kq=(Ephhp+G··B／2)/EEaha≥1.5Ephp=ΣEEaihai=(1/2××233..82－32.773)×88.2733×1/33×8.227＋32.773×8..27×11/2×88.27=831.511×2.776+62270.668×4..41=33415..58KKN·MG·B／2==19×44.2×112×4..2/2=9557.6××2.1=2010..96KNN·MEaha=ΣEaihai=6.51××（1/2××3.011+8.990）＋62.556（1/3××3.100+8.990）＋29.441×8..90×11/2×88.90＋1/2（155..37－39.4）×8.990×1//2×8..90=3782.667KN··MKq=(34115.588+20110.966)/37782.667=1..43≈1.500（基本滿足足）5—2—4擋墻抗水平滑動動驗(yàn)算Kh==(Ep++uG)//Ea≥1.3Kh=(Ep+uGG)/Eaa=(ΣEpi++uΣGi)//ΣEai=(8311.51++270..68+00.2255×9577.60))/(6..51+662.566+3500.75++516..07)=1.411>1.330(可以滿足足要求)5—2—5擋墻墻身正應(yīng)力力驗(yàn)算（取取基坑底處處截面）σmin=rczz+q±Myx/IyMy=6.511×(1//2×3..10+00.63))+62..56×((1/3××3.100+0.663)+39.441×0..63×11/2×00.63++1/22×(477.62－39.441)×00.63××1/3××0.633=6.551×2..18+662.566×1.003+244.83××0.322+2.559×0..21=887.122KN··Mσmax=rczz+q+66My/BB2=199×4.773+100＋(6×877.12))/4.222=1299.50KKpa<11.2Mppaσmin=19××4.733+10－－(6×877.12))/4.2222=70..24Kppa<1550Kpaa（可以滿足足要求）5—3:33—3剖面計(jì)算算5—3—1：設(shè)擋墻寬度為為B=0.77m設(shè)擋墻插入土深深度D=1.998m，總總長H=1.552m＋1.988m=3.500m5—3—2：擋墻土壓力計(jì)計(jì)算Ka3=tg2((45°－8.9°／2)=00.7322,,(ka3)1/2==0.8556.Kp3=tg2((45°＋8.9°／2)=11.3666(kp3)1/2=11.1699σa3上＝10+17.880×0××0.7332－2×144×0.8845＝－16.665σa3下＝10+17.880×3..5×0..732－2×144×0.8856＝28.996σp3上＝17.8×0××1.3666+2××14×11.1699＝32.773σp3下＝17.8×1..98×11.3666+2×114×1..169＝80.888對主動土壓力：：1）求擋墻σa3xx＝0時(shí)的入土土深度xσa3x＝（100+17..8x）×0.7732－2×144×0.8856＝0解得:x=11.28mm2)基坑底的的主動土壓壓力:σa坑底＝（10++17.88×1.552）×0.7732－2×144×0.8856＝3.1665—3—3：擋墻抗傾覆驗(yàn)驗(yàn)算：Kq=(Ephhp+G··B／2)/EEaha≥1.5Ephp=1/22×(800.88－32.007)×11.98××1/8××1.988＋32.773×1..98×11/2×11.98=47.67××0.666＋64.881×0..99=995.622KN·MMG·B／2=119×3..5×0..7×0..7/2==16..29KNN·MEaha=(1/2××28.996×2..22)××1/8××2.222=32..15×00.74==23.779KNN·MKq=(95..62+116.299)/233.79==4.700≥1.5（可以滿足足安全）5—3—4：擋墻抗水平滑滑動驗(yàn)算Kh=(Ep+uGG)/Eaa≥1.3Kh=(47.677+64..81+00.2255×46..55)//32.115=3.82>11.30((可以滿足足要求)5—3—5擋墻墻身正應(yīng)力力驗(yàn)算（取取基坑底處處截面）σmin=rczz+q±Myx/IyMy=1/22×3.116×0..24×11/8×00.24=0..03KKN·M設(shè)σa3上=0σa3下=16.65＋＋3.166=19..81時(shí)My=1/22×3.116×0..24×11/8